Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Пространственное распределение гидролитической, транспортной и энергообеспечивающих систем по длине тонкой кишки у растущих, взрослых и старых крыс

ВАК РФ 03.00.13, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Пространственное распределение гидролитической, транспортной и энергообеспечивающих систем по длине тонкой кишки у растущих, взрослых и старых крыс"

ТАШКЕНТСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО

КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени В. И. ЛЕНИНА

На правах рукописи

КУБАЕВ ОКИЛБЕК

ПРОСТРАНСТВЕННОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ГИДРОЛИТИЧЕСКОЙ, ТРАНСПОРТНОЙ И ЭНЕРГООБЕСПЕЧИВАЮЩИХ СИСТЕМ ПО ДЛИНЕ ТОНКОЙ КИШКИ У РАСТУЩИХ, ВЗРОСЛЫХ И СТАРЫХ КРЫС

(03.00.13 — Физиология человека и животных)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Ташкент — 1991

Работа выполнена на кафедре физиологии человека и животных биологического факультета ТашГУ им. В. И. Ленина и в лаборатории физиологии пищеварения Института физиологии АН УзССР.

Научные руководители: Доктор биологических наук,

профессор Зарипов Б. 3.

Доктор биологических наук, доцент Алматов К. Т.

ч

Официальные оппоненты: Доктор биологических наук

Иезуитова Н. Н.

Доктор биологических паук Ахмеров Р. Н.

Ведущее предприятие: Ленинградский государствен-

ный университет.

Защита диссертации состоится «.!'■/ » 3 1991 г.

¿л __—..—--/--

в - часов на заседании специализированного совета

Д 067.02.08 при Ташкентском ордена Трудового Красного Знамени государственном университете им. В. И. Ленина (г. Ташкент, 700095, Вузгородок, ТашГУ, биологический факультет) .

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке ТашГУ им. В. И. Ленина.

Автореферат разослан « ¿¿Г» ъЛ-^еГа 1991

г.

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат биологических наук,

доцент — с- КЛЕМЕШЕВА'.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы.' Возрастная физиология и биохимия органов пищеварения представляет собой весьма интенсивно разрабатываемую область современной биологии развития. В настоящее время установлено, что каждому возрастному периоду, характеризующемуся определенным типом питания (плацентарно-емниотрофное , лактотрофное питание v. питание дефинитивной пищей), соответствует свой специфический спектр гидролаз и транспортных систем органов пищеварения (Уголен, 1967; Ko:.uovk)c/> 1969; Закс, Няси-тин, 1975; Рахимов, Демидова, 1966). Показано также, что переход ферментного спектра от ювенильного' типа к дефинитивному и дальнейшее совершенствование структуры и функции пищеварительных органов в онтогенезе детерминировано генетически, а факторы внешней среди через посредство гипоталамо-гипофизарно-кортикоидной и гипоталамо-гипофизарно-тирзоидной систем выполняют роль пускового механизма в развертывании генетической программы развития пищеварительной системы ( Henning, Ki-ebsiiraer. , 1973; ■ Чоов» ■ JVac,<:, Ро::ог, 1973; y..olcv et ai., 1979; Wmnliut, 1981;. Рахимов, Демидова, 1986). Продемонстрировано, что характер реагирования физиологических систем, обеспечивающих гидролиз и транспорт питательных веществ, на воздействия зкзо- и эндоген- . них факторов далеко неодинаков в периоды грудного вскармливания, смешанного питания и питания дефинитивной пищей.

Однако имеющийся по обсуждаемому вопросу богатейший материал характеризует в основном структурно-функциональные перестройки желудочно-кишечного тракта в позднем прв- и раннем постна-гальном онтогенезе и слабо освещает функциональное состояние механизмов ассимиляции пищи у растущего, взрослого и старого организма. Между тем ни у кого на вызывает сомнения, что решение таких важных вопросов, как выбор рационального режима питания и состава пищи для растущего, взрослого и старого организмов в зависимости от состояния здоровья, экологической ситуации, условий труда и т.п. должно осуществляться на основе глубоких знаний физиологических функций различных органов и систем и, в том числе, органов пищеварения.

Известно, что для роста, развития и осущесгвлония специализированных функций организма необходима опертая. Основным поставщиком энергии в любой клетке, в том числе антероцитв, являют-

ся митохондрии. Изучение их функций издавна привлекает внимание исследователзй различных специальностей. Этот интерес обусловлен рядом особенностей, присущих этим структурам. С одной стороны, они обладают автономностью и авторвгуляцией, с другой - существует теснейшая связь между функциональным состоянием клетки и структурно-функциональной характеристикой митохондрий.

• Морфо-физиологическая матурация митохондрий в онтогенезе опережает становление специфических структур клетки, поэтому изменение энергетики ткани может явиться критерием, характеризую-дам функциональное состояние организма в различные периоды индивидуального развития ( МеЪег, ЕоаП, 1962; Шабадаш и др., 1969; Меереон, 1973). К тому на особенности дыхания и окислительного фосфорилирования митохондрий слизистой тонкой кишки в возрастном аспекте, как показано в обзоре литературы диссертации, не изучены. Это явилось стимулом для проведения настоящей работы.

Учитывая все сказанное, мы провели данное исследование, которое является фрагментом НИР биологического факультета ТашГУ им. В.И.Ленина МНО УэССР по теме 01822065525 "Исследовать физиологические процессы киботкого организма в ответ на воздействия внутренних и внешних факторов" (1986-1990 тг) и ШР лаборатории физиологии пиадаварения Института физиологии АН УзССР по теме : "Формирование механизмов пищеваритеяьно-яранопортной функции тонкой кишки в прэ- и постнатальном онтогенезе" шифр 2.36.5.3., & гос. регистрации 01.86 0068550.

■ Цель и задачи исследования» Основная цель - характеристика гидролитической, гидролитическо-транспортной и транспортной активности (на примере гидролиза и транспорта углеводов), а также функционального состояния онергообеспечиващих систем митохондрий тонкой кишки у растущего, взрослого и старого организма.

Согласно поставленной цели были сформулированы следующие оадачи:

1. Изучить методом перфузии тонкой кишки темпы мембранного гидролиза мальтозы и всасывания образовавшейся глюкозы, а также глюкозы, вводимой в перфузат как токовой, у растущих, взрослых и старых крыс;

2. Изучить кинетику транспорта глюкозы по длине тонкой кишки у-растущих, взрослых и старлх крыс;

3. Охарактеризовать пространственное распределение скорости

кого и аспирантского состава биологического факультета ТасПУ им. В.И.Ленина (1990-1991гг.) и ыежкафедральноы заседании биологического факультета ТааПУ им. В.И.Ленина (1991).

Структура и объем работы. Диссертация содержит 145 страниц машинописного текста. Она состоит из следующих разделов: введение, обзор литература, методика исследования, результаты экспериментальных исследований, заключение, выводы. Работа иллюстрирована 12 рисунками и 12 таблицами. Список цитированной литературы включает 236 наименований.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 работ.

МЕТОДЫ ИССЛВДОВАШЯ

Работа выполнена на белых крысах-самцах линии Вистар массой тела 60*20 г(растуцио), 200*20 г(взрослыэ) и 400*50 г(старые). Всего использовано 310 животных.

Для исследования механизмов мембранного гидролиза и транспорта, а также собственного транспорта пищевых веществ в тонкой кишке использовали: I) перфузия изолированной петли тонкой кишки в острой опыте 1п по Тири-Велла под легким эфирным или неыбуталовым (3,5 иг h¿ 100 г массы тела) наркозом; 2) перфузию изолированной петли тонкой кишки в хроническом опыте. Эта методика применительно к мелким лабораторным кивотнш разработана в лаборатории физиологии питания Института физиологии им.И^П.Павлова АН СССР А.Ы.Уголевым с сотрудниками (Уголев, Зарипов,1979; Уголев и др., 1931). Эксперименты начинали через 6-10 дней после изоляции участка тонкой кишки, т.е. на животных, практически оправившихся от операционной травмы, С целью предотпращения атрофии слизистой в изолированной петле и поддержания ое функциональных характеристик на высоком уровне ежедневно проводили 1-2-часовую перфузию растворами глюкозы.

Скорость всасывания моносахаридов (в том числе продуктов гирролиза мальтозы) вычисляли по формуле:

jtt « ir (с, ~ег; ,

где Úa - скорость всасывания субстрата-(мкмоль/мин/г ткани,

•- объемная скорость перфузии (мл/мин), С1 и Сг - концентрации субстрата в исходном и оттекающем перфузатах (мМ).

Скорость гидролиза мальтозы рассчитывали по формуле:

гдо \Jn. - скорость гидролиза мальтозы (мкмоль/мин/г ткани); г5" - объемная скорость перфузии (мл/мин); Ci- концентрация мальтозы в исходном перфузате, определяемая антроновим методом (мМ) в пересчете на глюкозу; Сг - суммарная концентрация "свободной" "мальтозной" глюкозы в оттекающем перфузате, определяемая антроновым методом (мМ); - концентрация свободной глюкозы, в оттекающем перфузате, определяемая глюкозооксидазннм методом.

Расчет (константа Михаэлиса для транспорта) и Vuax

(максимальная скорость активного транспорта) проводился в координатах: -

jr^ (Корнищ-Еоуден, 1979)

где С - усредненная концентрация субстрата в пэрфуэируемой петле_(мМ); *Ja - скорость всасывания субстрата при концентрации С (мМ). Усредненная концентрация субстрата С рассчитывалась по фюрлуле:

- г С' п L " —2-

где Cf и C¿ - концентрация субстрата в исходном и оттекающей

перфузатах соответственно (мМ). .

Митохондрии отделяли от других клеточных фракций методом дифференциального центрифугирования с некоторой модификациями Ахмерора (I97B). Состав среды выделения: сахароза - 250 мМ, трис-НИ-буфер - 50 мМ, ЭДГА - 5 мМ и бычий сывороточный альбумин - 0,4 г на I г ткани. рН 7,4.

Среда измерения для митохондрий слизистой тонкой кишки крыс включала: сахарозу - 250 мМ, трис-fCI - 5 мМ и KftjPO^ - 5 Ш\ рН 7,4, субстрат окисления - сукцинат 5 мМ и -кетоглутарат.-4 мМ, рН 7,4.

Измерение активности полиферментных систем дыхательной цепи проводили в среде, содержаний: саха-озу - 0,65 мМ, трис-HCI -50 мМ (рН 7,4), 5 мМ'гистидира и 50 мкм ДНЗ. Конечная Концентрация НАД.Н в ячейке измерения составляла 2 мкмоль/ил, сукцината -10 мкмоль/мл, аскорбата - 20 мкмоль/мл и цитохрома С - 200 мкг/ «г.(Рахимов, Алматов, 1977; Мусаэв и др., 1363).

Статистическую обработку полученных данных проводили :?это-icm Стьюдента-Фишзра.

I РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Скорость гидролиза и транспорта углеводов в изолированной петла тонкой кишки крыс разного возраста в острых и хронических экспериментах

Сравнительно недавно Уголев и его сотрудники продемонстрировали, что темпы гидролиза и транспорта питательных веществ значительно выше в хронических экспериментах на бодрствующих животных, чем в острых экспериментах наркотизированных животных (Уголев, Зарипов, 1979; Уголев и др., 1981; 1984; 1986).

Нам казалось важным исследовать темпы гидролиза мальтозы и всасывания образующейся при этом глюкозы, а также всасывания глг-козы, вводимой в перфузат как таковой, у растущих, взрослых и старых животных, определить возможные возрастные различия в скорости протекания этих процессов при сопоставлении результатов ост poro и хронического эксперимента. Полученные результаты представлены в таблице I.

Из таблицы видно, что темпы мембранного гидролиза мальтозы и всасывания гексоз в изолированной петле тонкой кишки как в острых, irait и в хронических опытах у растущих крас значительно выше, чем у взрослых и стара.

Таблица I.

Скорость гидролиза и транспорта углзводоЕ в изолированной петла тонкой кивки крыс разного возраста в острых и хронических экспериментах (M-tn « при л» 6).

Возраст ! Концект-! Скорость гидролиз.а ! Скорость всасывания яивотшх рация мальтозы (мкыоль/мин/г гексоз (мкмоль/мин/г суостра- ткани 1_ткани_

острый оиыт!хронический1острый опыт!хронически{ Ч6> ! . 1 °пыт ,_1

13,00*0,79 12,41*0,45

10,14*0,31 9,19*0,47

Расту- 27,6 .

щив глюкоза 4,7Гн),39

13 8

мальтоза 4,48*0,36 13,88*0,50 3,88*0,47

Взрос- 27,6 .

лые глюкоза 4,47-0,44

13 8

мальтоза 4,10*0,39 12,24*0,42 3,13*0,38

- у -

Таблица I (продолжение).'

It 2 ! 3 1 41 51 б

¡тарыэ 27,6 3,37±0,2Э 7,14±0,35

глюкоза

мальтоза 2,72±0,43 7,33±0,41 1,81*0,44 5,00±0,41

ти результаты подтверждают данные литература о том, что процас-ы гидролиза углеводов и всасывайся образующейся глюкозы в хрони-есккх опытах In ifl&0 протекают значительно интенсивнее, ш о стрых опытах In ¿¿-¿и . Анализ этих данных показывает, что иа-лэдаомая в условиях острого эксперимента тенденция снижения ско-ости гидролиза мальтозы и всасывания образующихся при этоы про-yirroD, а такие транспорта свободной глюкозы у крыс всех исслзду-liec возрастных групп оказалась наиболее выркпзнной у растущих ивоткых. Другими словами, создается впечатление, trro наибольшей увствительностьа к условиям острого эксперимента обладает, очэ-идно, механизмы гидролиза и транспорта у растущих яивотных .

Пространственное распределение транспортной активности по длине тонкой кишки

Согласно данным, имеющимся з литературе, интенсивность трэд-портных процессов так же, как и активность гидролитических фзр-ентов неодинаково представлена по длине тонкой киски. Это обус-о в лоно многими факторами, важнейшими из которк? являйся: азк!-оотношение меяду гидролизом и транспортом питательнее веществ в азличкых отделах тонкой кишки, неодинаковое соотношение разлитых типов всасывания, характер распределения по длина киве<шой . рубки переносчиков, форма, в которой вещество присутствует в пи-е и скорость освобождения мономероа в процессе гидролиза и т.д.

Handbook of Physioiocy ,1968; Рахимов, Демидова, IS86).

Наши результаты показали, что характер пространственного аспределения активного транспорта глюкозы по длине тонкой киски еодинаков у растущих, взрослых и старых крыс. У растущих крыс ктивный транспорт постепенно снижается в направлении Oi прокефального к дистальноыу отделу тонной кивки. У взрослых крыс нала дается приблизительно такая же картина, а у старух випоткых от- . осительно мало изменяется скорость транспорта глюкозы по длине онкой кишки.

Сопоставление скорости транспорта глюкозы из растворов глюкозы различной концентрации в одних и тех кз отделах тонкой кишки у крыс разного возраста

Из представленных данных (рис.1) видно, что в проксимальном отдела тонкой кишки скорость всасывания глюкозы при низких ее концентрациях (13,8 и 20,7 мМ) в перфузируемоы растворе у молодых крыс выше, чем у взрослых н старых, имеющих равные значения. Повышение уровня глюкозы в Перфузируамом раствора (до 34,5 мМ) приводит к дальнейшему возрастанию скорости ее транспорта у всех 3-х групп кивотных с сохранением достоверных различий при сравнении растущих со взрослыми и старыми еивотными, а такие взрослых со старыми. При концентрации глюкозы в перфузируемом растворе равной 65,2 мМ скорость ее транспорта остается без изменения у растущих крис, т.е. выходит на плато и возрастает, достигая максимальных значений у взрослых и старых. При максимальной концентрации глюкозы ШО ¡¿О скорость ее транспорта на изменяется у всех 3-х групп крыс.

В медиальном отделе тонкой кишки крыс разного возраста при любых, но одинаковых концентрациях глюкозы темпы ее всасывания различны у растущих и взрослых крыс. Что ко касается скорости Транспорта глюкозы у старых крыс, то она, независимо от концентрации этого моносахарида,в 1,2-1,5 раза ниже, чем у молодух и Взрослых кивотнмх.

В дистальной части тонкой кишки скорость всасывания глюкозы в зависимости от ее концентрации у крыс разного возраста изменяется иначе, чей в 2-х вышележащих отделах. Это различие заключается в том,, что, во-первых, темпы.всасывания этого моносахарида у взрослых и старых крыс одинаковы при одной и той же концентрации, и они ниже, чем у растущих крыс; во-вторых, вкорость всасывания глюкозы в этом отделе достигает максимальной величины при меньшей концентрации глюкозы (34,5 мМ), чем в 2-х вышележащих от;.элах.

Кинетика транспорта глюкозы в различных отделах тонкой кишки крыс разного вовраста-

Растущие крысы (табл.2)

Из таблицы видно, что у растущих животных значения/^ и Упах Далеко неодинаковы по длине тонкой кишки. В проксимальной части тонкой киппи активный транспорт глыкозы осуществляется с

а б б

*

РаоЛ. Сасосг&зязкш» скорости транспорта ггзкозы из растворов гликози различной концентрации а одник и вех го отдал ас тонкой кишки у крыс разного возраста.

По оси абсцисс - концентрация глюкозы с ыУ; по оси ординат - скорость транспорта шсколь/юш/г сарой ыассы. Обозначали: а,б,в - проксимальный, медиальный, дистальный сдала яогсгоЯ .ииагаи .1,2,3 - растущие, взрослыэ и старые крысы.

Таблица 2.

Киштика транспорта глакозы в изолированных петлях различных отделов тонкой юши Ернс разного возраста ( И * /я при «-=6)

Возраст зивотных

Ил . нМ.

1 мкмоль, мин/г. ткани

достовэрнаэ' • различия(Р)

Ы

!

д

!

И

1

м

!

д

Растудаэ (I) \ 29,6*1,0 54,7*3,9

32,8*3,3 10,5*0,3 11,4*0,4 7,8*0,6

зэГйгТе да ~ ТоТймГ " 6,9*0,2'

?»0,1 ^0,5 т* 0,1 0,1

Взрослые (2) , 42,6*1,2 40,3*4,2 Р1 и 2 0,001 0,02

го I

Старые (3) ! 41,6*3,6 33,2*2,4 I

Р1 и 3 I -¿0,001 -г: 0,002 I

Р.

2 и 3 • 7-0,5 "7" 0,05

I

36,8*1,6 8,1*0,6 7,3*0,5 5,4*0,5 7-0,5 «с 0,01 -¿0,001 -¿0,002

•^0,25 ^ 0,01 -г 0,01 -¿0,002

Примечание: П, М, Д - соответственно проксимальный, медиальный и дистальный отделы.

помощью высокоафииной транспортной системы. Датео, п медиальной части кишечной трубки сродство транспортеров к глюкозо значительно сгсгаается и вновь повышается в дистальной части. Что касается значения &aje « являющэгося косваннш показателем количества переносчиков систем, то она распределена по длино тонкой к и niai следующим образом: ее величина приблизительно одинакова в проксимальном и медиальном отделах тонкой кишки л рээко снетеэт-ся я дистальной части кишечной трубки.

Взрослые крысы (табл.2)

У крыс этой возрастной i-pynnu, в отличив от растущих, изио-нэние кинетических параметров носило другой характер. Значение 1С/ оказалось практически одинаковым по всей длине тонкой кишки. Следовательно, сродство транспортной системы к субстрату иэ различалось э трах отделах кишечной трубки. Значение ае иаксималь-ной скорости в этом случао так яэ, как и у растущих крыс было одинаковым в проксимальном и медиальном участках тонкой кишки и розно снижалось в дистальном отделе.

Старые крысы (табл.2)

Как видно из таблица у этой возрастноП группы имеет близкие значения по всей длине юагачной трубки, что свидетельствует о структурном однообразии белковых молекул-перэносчиков. Значение й?вз одинаково в проксимальном и медиальном отделай и достоверно снижается в дистальном участка.

Таким образом, в прсцзссэ индивидуального развития прус значительные изменения претерпевают ко только темпы всасывания глюкозы, но и кинетические характеристики активного транспорта. - Cjto-дует однако .отметить, что проксимо-дистальшэ различия в значениях ¡il и Умах, наблюдаются при переходе от молодого возраста к зрэлому, ш отсугствуют при перехода от зрзлого возраста к старческому. При старении транспортера гшзкозы распределяются по всой длине тонкой тетки болео ия мензэ равномерно, и roc количество по сравнению-с растущтги и взрослыми значительно снкаеко. Эти данша согласуются с результатами других авторов ( Bhanthuanaviп, , Sohustu, 1981; Ргжагаз й др., 1585), показаэпт, что у II- « 34-месячных крыс имеэтсп сущзстЕэннно различия В значении &7озе боз каких-либо сдвигов еоличиш /{^ для онтсральных ферментов.

Скорость дыхания и окислительного фосфорилирования митохонд-

- 14 -

рий по длине тонкой кишки у крыс разного возраста.

Исследование реакции окисления и фосфорилирования, а также показателей сопряжения этих процессов в зависимости от периодов онтогенеза представляет большой теоретический и практический интерес. Расщепление Ali, сопряженное с синтетическими реакциями, является основным путем использования богатых энергией соединений в клетках. Для изучения взаимодействия системы окислительного фосфорилирования и биосинтеза целесообразно использовать препараты тканей с относительно высокой синтетической активностью. В качестве модели повышенного биосинтеза мы использовали митохондрии, выделенные из слизистой 12-перстной и различных участков тощей кишок крыс разного г.озраста.

Полученные данные показывают, что в митохондриях слизистой 12-перстной кишки потребление кислорода в состояниях , и Удщ составляет у растущих животных соответственно: 50,4*4,4; 18670*6, 4; 60,8*6,0 и 198,7*10,5 ммкатом/кислорода/мин мг белка, у взрослых яивотных эти показатели равна 23,8*4,4; 75,5*5,6; 23,6*3,8 и 77,4*6,4, а у старых - 12,3*2,4; 47,3*3,4; 12,0*3,3 и 43,4*4,5 ымкатом кислорода/мин мг белка. Таким образом, уровень потребления кислорода в различных метаболических состояниях достоверно снижается у взрослых (53,8-61,2 %) и старых крыс (74,680,3 %) по сравнении с течобым у растущих.

В наших исследованиях коэффициент ДЦЭ/О У растущих крыс составлял 1,71*0,10, у взрослых - 1,80*0,09, а у старых - 1,96*0,11. Следовательно, митохондрии, выделенные из слизистой оболочки тощей кишки растущих крыс, характеризуются повышенной скоростью окисления в различных метаболических состояниях. С увеличением возраста животных потребеление кислорода стабилизируется, а в старческом созрасте заметно подавляется.

При окислении сужцината скорость дыхания митохондрий проксимального отдела тощай кивки взрослых крыс в состояниях Ig, у^ , % и 7дщ уменьшается coctüSsstbokko - ка 47,4; 42,9; 43,2 и 36,6 %, а у старых крыс - на 60,0; 55:6; 58,9 и 62,8 % по сравнению с таковой у растущих крыс. Однако величина дыхательного контроля митохондрий существенно не изменяется. При этом сопряженность дыха-кия с фосфорилированием незначительно повышается только у старых крыс.

Аналогичные результаты были получаны при исследовании потребления кислорода митохондриями другие отделов, то есть кедиальнвд

- АО -

и диетальным отделами тощей кишки (рис.2). Физиологический смысл повышения параметров сопряжения (АД5/0) митохондрии слизистой кишечника в старческом возрасте можно видеть в том, что снижение потребления кислорода тканями переводит метаболизм в целом на более экономный режим в отношении расходования субстратов и энергии.

Таким образом, на основании приведенных данных можно заключить, что функциональная активность митохондрий тонкого кишечника крыс имеет четкие возрастные особенности. Более ранние сроки постнатального онтогенеза (растущие крысы) характеризуются высоким потреблением кислорода и синтезом ДТ5. С увеличением возраста (взрослые крысы) эти показатели-стабилизируются,, т.е. уровень потребления кислорода в различных метаболических состояниях и величина дахательного контроля, а также отношение АД5/0 не отличаются. Старым животным свойственно низкое потребление кислорода в состоянии покоя (), отдыха (), а также в активном состоянии митохондрий ( ) и при разобщении окислительного фосфэри-лирования динитрофенолом (Кдщ)- Зто свидетельствует о меньшей степени сопряженности процессов окисления и фосфорилирования, несмотря на некоторое повышение коэффициента ДДЗ/0 в дыхательной цепи митохондрии (рис.2).

Полученные данные позволяют допустить, что при старении организма по всей вероятности происходят адалтивные перестройки энергетического обмена клеток кишечника, сопровождающиеся более экономным использованием освобождающейся энергии в процессе окисления субстратов. Возможно, этот процесс затрагивает компоненты дыхательной цепи, поскольку отмечается снижение скорости потребления кислорода в состоянии активного дыхания, где лимитирующим фактором является сама дыхательная цепь. Следовательно, ослабление интенсивности дыхания может быть обусловлено как снижением активности первичных акцепторов водорода, так и снижением активности конечного звена дыхательной цепи - цитохромоксидазы. Снижение активности атих участков дыхательной цепи митохондрий слизистой кишечника при старении может быть связано со структурной перестройкой митохондриальных мембран, сопровождающейся ослаблением связи между отдельными компонентами полиферментных комплексов и способствующей солибилизации митохондриальных ферментов.

| №

| 40 ъ

20]

З4

* О

^ и

АДФ Д//Ф 1 1

ид-

тт

4

I

Нг

(Г*

Н-г

О

ДДСЭ \

Стии-нат

—£—3

АНФ

I

¡1 (

I Г

ААФ Д//Ф \

В

■Сутш-тт

г Ъ-З

НЬ

Нг-

II 1|

Г"!—2

Т

60 120 то 240 О ВО ¡20 № 240 О 60 120 180 сеи

а>

I

Рис. 2. Дакание и окислительное фосфоришрование митохондрий слизистой просимального (а), медиального (б) к дистального (в) отделов тонкой кишки крыс разного возраста. Условныз обозначения: I - растущие, 2 - взрослю и 3 - старые крысы.

Активность полиферлентных систем мембран митохондрий слизистой тонкой кишки крыс разного возраста

Из таблицу 3 видно, что активность НАД. В-оксидазы, сукцинат-оксидазы и цитохром С-оксидазы очень существенно зависит от возраста. Следует отметить, что активность НАДЛйжсидазн и сукци-натоксидазы отличается более выраженной возрастной специфичность п. по сравнению с активностью цитохром С-оксидазн. На основании -этих наблюдений можно заключить, что при старении в митохондриях слизистой тонкой кишки наиболее глубокие изменения происходят в начальном участке дыхательной цепи.

Известно, что снижение активности полиферментных систем связано с подавлением синтеза или деградацией фосфолипидов или/и белков мембран, вызванных, как правило, действием эндогенных факторов, в частности лизосомальных литических ферментов. Поэтому при исследовании механизмов старения очень ваэдо изучать изменение активности полиферментных систем в присутствии фосфолипаз и

пР°Т0аз* . Таблица 3.

Активность полиферментных систем дыхательной цепи митохондрий слизистой тонкой кишки у крыс разного возраста прил=б).

Возраст I животных Активность ферментов, ммкатом белка кислорода/мин/мг

1 НАД. Н~оксидаза !Сукцинат-оксидаза Щитохром С-окси- даза

Растущие 84 ± 8 128 ± 12 210 ± 14

Взрослые 69 ± 5 86 ± . 5 168 ± 9.

Старые 40-4 68-5 126 ± 6 .

Установлено, что в присутствии фосфолипазы воздействующей на фосфолипиды, деградация сукцкнатоксидазн митохондрий происходит гораздо быстрее у старых животных, чем у молодых и взрослых. Если активность сукцинатокеидаэы в присутствии фосфолипазы половозрелых животных уменьшается на 50^.5 течение 40 кии, то у старых животных это происходит всего за 20 минут.

Нарушения в мембранах, связанные с изменениями фосфолипидно-го состава, в значительной степени изменяют способность мембран

митохондрий к акцептировании экзогенного цитохрома С.

Обнаружено, что цитохром С в большей степени способен окисляться цитохром С-оксидазой, выделенной из слизистой тонкой кишки взрослых животных, по сравнению со старыми. Фосфолипаза А^ ухудшает взаимодействие цитохрома С с ферлентной системой, что проявляется в снижении каталитической константы реакции. Это наблюдается как для взрослых, так и для старых животных. Кроме того, при старении резко ухудшается и связывание цитохрома С с мембранами митохондрии.

Эти данные позволяют заключить, что мембраны митохондрий слизистой тонкой кишки старых крыс в большей степени подвержены действию фосфолипазы А2, чем взрослых, если оценивать действие этих факторов по изменению скорости окисления цитохрома С цитохром С-оксидазной системой митохондрий.

Далее мы сопоставляли скорость переноса электронов ь дыхательной цепи митохондрии тонкой кишки взрослых и старых крыс при добавлений в среду выделения цитохрома С, но после предварительной обработки митохондрий фосфолипазой. Общеизвестно, что цитохром С, введенный в среду, содержащую митохондрии и субстраты окисления, повышает скорость переноса электронов в дыхательной цепи. Полученные нами данные действительно подтвердили известный феномен - повышение скорости дыхания митохондрии в слизистой тонкой кишки взрослых и старых крыс после добавления цитохрома С в полярографическую ячейку. Однако это повышение, или А А, оказалось более вырааенным у взрослых крис по сравнению со старыми. Что же касается прироста активности НАД.Н-оксидазы, то он уменьшался. Предварительная обработка митохондрий тонкой кишки взрослых и старых крыз фосфолипазой А^ приводила'): снижению Л А у обеих групп животных, но в разной степени. У старых крыс НАД.Н-оксидазная система после действия экзогенной фосфолипазы к^ практически не активировалась при введении цитохрома С, что, очевидно, связано с глубоким нарушением фосфолипидного состава мембран митохондрий.

Из вышеизлоаенного моано заключить, что при старении организма в структуре митохондрий слизистой тонкой вши образуются "скрытые" повреждения. Последние проявляются в нарушении скоростей окисления и фосфорилирования, доступа цитохрома С к соответствующим участкам Мембран митохондрий, в улучшении доступа для фосфолипазы к фосфолипидам мембран митохондрий. Полученные нами.

результаты и данные литературы свидетельствуют о том, что при старении организма животных- в митохондриях слизистой тонкой кишки наблюдаются достаточно глубокие нарушения в системе цепи переноса электронов.

ВЫВОДЫ

1. Показано, что темпы мембранного гидролиза мальтозы и всасывание образовавшейся глюкозы в изолированной петле тонкой кишки как в острых, так и в хронических опытах у растущих крыс значительно выше, чем у взрослых и старых. Эти результаты подтверждают данные литературы о том, что процессы гидролиза углеводов и всасывания образующейся глюкозы в хронических опытах ¿п протекают значительно интенсивнее, чем в острых опытах ¿а .

2. Установлено, что в условиях острого опыта темпы всасывания "свободной" глюкозы практически одинаковы у растущих и взрослых крыс, однако достоверно снижаются у старых животных.

В условиях хронического эксперимента всасывание глюкозы более интенсивно протекает у растущих, достоверно снижается у взрослых и старых крыс.

3. Показано, что у растущих крыс скорость активного транспорта глюкозы максимально выражена в проксимальной части тонкой кишки, снижается в медиальной и, особенно, в дистальной частях 'с кишечной трубки. У взрослых крыс транспортная активность высока в проксимо-медиальных отделах тонкой кишки, разко снижается к дистальной части. У старых крыс скорость транспорта глюкозы относительно мало изменяется по длине тонкой кишки.

4. Впервые в возрастном аспекте дана характеристика кинетических параметров активного транспорта.глюкозы в различных отделах тонкой кишки. Установлено, что: а) у растущих крыс глюкозы имеет низкие значения в проксимальном и дистальном отделах тощей кишки и высокое - в медиальном; б) у взрослых и старых животных значения практически не различаются по всей .длине тонкой кишки.

5. Количество переносящих систем ) у растущих крыс больше в проксимо-медиальном отделах, чем в дистальном отдела. У взрослых и старых крыс распределение транспортеров по длине тонкой кишки имеет такой же характер, как у растущих, т.е. их количество снижается в аборальном направлении.

6. Впервые показано пространственное распределение энергоо-

боспечив&кцих систем по длине тонкой кишки крыс разного возраста: у растущих крыс максимум дыхательной и АТФ-синтетазной активности приходится ка дванядцатипврстнуя кишку и проксимальную часть тощей кишки, минимум - на ^стальную часть, а медиальный отдел к.ищечной трубки занимает промежуточное положение. У взрослых крыс эти параметры распределены по длине тонкой кишки относительно равномерно с небольшой тенденцией снижения к дистальной части кишечной трубки. У старых крыс наиболее высокий уровень потребления кислорода отмечается в митохондриях медиального отдала тощей кишки, насколько меньший - в проксимальном и еще меньший - в двенадцатиперстной клике и дистальной части тощей.

7. Сравнительное исследование активности полифер-гантных систем дыхательной цепи митохондрий, выделенных из слизистой тонкой кишки крыс различного возраста, показало, что НАД.Н-оксидазная активность наиболее высока у растущих крыс и прогрессивно снижается у взрослых и старых. Активность сукцинатоксидазы и цитохром С-оксидазы так ко, как и НАД.Н-оксидазы существенно изменяется в онтогенезе, т.е. снижается по. мере старения организма.

8. Показано, что при старании организма в структуре митохондрий слизистой тонкой шпаки образуются повреждения, проявляющиеся в симени скоростей окисления и фосфорилирования, ухудшении доступа цитохрома С к соответствующим участкам момбран митохондрий и улучшении доступа фосфолипазы Ag к фосфолипидам мембран митохондрий.

СПИСОК РАБОТ, ОПУШШОВАПШХ ПО ТЕУЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Шивдер Д.А., Язгулиев А.Я., Кубаев 0. Гидролиз ;i всасывание в тонкой киако у растущих и взрослых крыс // Узб.биол.аурн.-1985, l> Z. - С. 59-60.

2. Рахимов K.P., Алламуратов А., Демидова А.И., Зарипов В.З., Зуннунова С.Э., Котова Д.Н., Рахмвтуллина В.А., Садыков Б.А., ^ирнова Г.И., Шиндер Д.А., Кубаев 0., Кучкарова A.C. Эколого-физиологические и онтоганитичаские аспекты совремонной гастроэнтерологии // Тез.докл.ХУ съезда Всесоюзного физиологического общества им. И.П.Павлова, Кишенев,-19Б7, Т.2, - С. 478.

3. Кубаев 0. О функциональной неоднородности митохондрий по цлп-- не тонкой кишки // Тэз.доклЛУ съезда физиологов Узбекистана. • - Ташкент,- 1988. - С.ЗЗ.

4. Зарипов В.З., Кубаев 0. Влияние различных факторов на гидролиз

и всасывание пищевых веществ з изолированной пэтло кишки а хронических экспериментах // Труды ТашГУ им. В.И.Ленина Функциональные особенности организма йиеотнк* й различных экстремальных условиях. Ташкент.-1988.- С. 39-45.

5. Кубаев 0., Алматов К.Т., Зарипов Б.З. Возрастные особенности всасывания глюкозы и энергообеспечивающих функций клетки слизистой проксимо-дистального градиента тонкой кишки // Тоз.

.докл. 1У Всесоюзного симпозиума "Проблемы мембранного пищеварения и всасывания" Юрмала, 1990.- С. 65-66.

6. Кубаев 0. Характеристика различных звеньев пищэварстельно-транспортного конвейра углеводов у растущих, взрослых и старж крыс // Тез.докл.ХУ В'сесоюзн. конфер. -Краснодар, 1991,-0.147.

7. Зарипов Б.З., Кубаев 0., Иргашев М.С. Пространственное рас-пределёние энергетической функции по длине тонкой кишки крыс //Актуальные вопросы физ.иологии, биохимии и биотехнологии .Труды ТащГУ им. В.И.Ленина - 1990.- С. 63-69.

8. Кубаев 0., Алматов К.Т., Зарипов Б.З., Рахимов K.P. Внделенче митохондрий из разных отделов тонкой хишхи и некоторые особенности их функционирования // йизиод.яурн.СССЕ, 1991.- № I,

С. 105-109.

9. Кубаев 0., Алматов К.Т., Гакиев 3. Актив!. .кость полифердект-ных систем мембран митохондрий слизистой тонкой »силки ярые разного возраста // Тез.докл. 1-го съезда физиологов СрэднэП Азии и Казахстана. Душанбе. - 1991. - С. 183.

10.Кубаев 0., Ганиев 5., Холматов Р.Ш. Пространственное распределение гидролитической, транспортной и энергетической фунх- - -ций по длине тонкой кишки крыс различного возраста // Тез. докл. 1-го съезда физиологов Средней Азии и Казахстана. - Ду--шанбе, 1991. - С. 184.

Л->.г-С е'-Х '-

Подписано к »сиги %Заказ ЛЬ б<с<-Тирлж ЮО эы. О Льем У, 2 п. л. Формат Г.^ пат Ы) <84 1/1«.

Отечатано на ротапринт? в типографии Т.инГУ ям. Ь. И. Ленина.

Адрес: 700095, г- Ташкент, ГСП, Вузюродок, ТашГУ.